JP3046979B2 - ラジアル磁気軸受の制御装置 - Google Patents
ラジアル磁気軸受の制御装置Info
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- JP3046979B2 JP3046979B2 JP2029876A JP2987690A JP3046979B2 JP 3046979 B2 JP3046979 B2 JP 3046979B2 JP 2029876 A JP2029876 A JP 2029876A JP 2987690 A JP2987690 A JP 2987690A JP 3046979 B2 JP3046979 B2 JP 3046979B2
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- gain
- rotating body
- control device
- magnetic bearing
- radial magnetic
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
- F16C32/04—Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
- F16C32/0406—Magnetic bearings
- F16C32/044—Active magnetic bearings
- F16C32/0444—Details of devices to control the actuation of the electromagnets
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、ラジアル磁気軸受の制御装置に関する。
従来の技術および発明の課題 ラジアル磁気軸受の制御装置として、回転体の半径方
向の位置を検出する位置センサの出力にもとづいてラジ
アル磁気軸受の電磁石を制御するものが知られている。
向の位置を検出する位置センサの出力にもとづいてラジ
アル磁気軸受の電磁石を制御するものが知られている。
ところが、このような従来の制御装置では、制御回路
のゲインが一定であるため、次に説明するように、高速
になると、電磁石が回転体に及ぼす力が大きくなって、
制御系全体のゲインが大きくなった形になり、発振が生
じることがある。
のゲインが一定であるため、次に説明するように、高速
になると、電磁石が回転体に及ぼす力が大きくなって、
制御系全体のゲインが大きくなった形になり、発振が生
じることがある。
第４図に示すように、回転体の回転速度Ｎが大きくな
ると、遠心力によって回転体が膨張し、回転体の半径方
向の位置が一定であっても、回転体と電磁石とのギャッ
プδが減少する。このギャップδの減少量Δδは、回転
速度Ｎの２乗に比例する。一方、電磁石が回転体に及ぼ
す力Ｆは、電磁石に流れる電流Ｉの２乗に比例して、ギ
ャップδの２乗に反比例し、その比例定数が制御回路の
ゲインＫになる。また、回転体の半径方向の位置が一定
であれば電流Ｉは一定であり、前述のようにゲインＫも
一定である。そして、電流ＩとゲインＫが一定であると
すると、第５図に示すように、回転速度Ｎが大きくなる
につれて、ギャップが小さくなることにより、力Ｆが急
激に増加し、発振が生じやすくなる。
ると、遠心力によって回転体が膨張し、回転体の半径方
向の位置が一定であっても、回転体と電磁石とのギャッ
プδが減少する。このギャップδの減少量Δδは、回転
速度Ｎの２乗に比例する。一方、電磁石が回転体に及ぼ
す力Ｆは、電磁石に流れる電流Ｉの２乗に比例して、ギ
ャップδの２乗に反比例し、その比例定数が制御回路の
ゲインＫになる。また、回転体の半径方向の位置が一定
であれば電流Ｉは一定であり、前述のようにゲインＫも
一定である。そして、電流ＩとゲインＫが一定であると
すると、第５図に示すように、回転速度Ｎが大きくなる
につれて、ギャップが小さくなることにより、力Ｆが急
激に増加し、発振が生じやすくなる。
ラジアル磁気軸受の制御装置においては、通常、制御
回路のゲインを高めると、軸受剛性は向上するが、高め
すぎると、自励発振し、制御不能となる。そこで、剛性
向上のため、発振が生じない領域でできるだけゲインを
高くとるようにしている。ところが、上記のように高速
回転にともなってギャップが減少することにより、制御
系全体のゲインが大きくなったことになり、発振が生じ
やすくなる。
回路のゲインを高めると、軸受剛性は向上するが、高め
すぎると、自励発振し、制御不能となる。そこで、剛性
向上のため、発振が生じない領域でできるだけゲインを
高くとるようにしている。ところが、上記のように高速
回転にともなってギャップが減少することにより、制御
系全体のゲインが大きくなったことになり、発振が生じ
やすくなる。
逆に、制御回路のゲインを低くすると、高速回転時で
も発振は生じにくくなるが、とくに低速回転時の軸受剛
性が低くなる。
も発振は生じにくくなるが、とくに低速回転時の軸受剛
性が低くなる。
この発明の目的は、上記の問題を解決し、軸受剛性が
高く、かつ発振の生じにくいラジアル磁気軸受の制御装
置を提供することにある。
高く、かつ発振の生じにくいラジアル磁気軸受の制御装
置を提供することにある。
課題を解決するための手段 この発明によるラジアル磁気軸受の制御装置は、 回転体の半径方向の位置を検出する位置センサの出力
にもとづいてラジアル磁気軸受の電磁石を制御する装置
であって、 所定の基準ゲインから回転体の回転速度の上昇に伴う
回転体と電磁石とのギャップの減少に応じて制御系全体
のゲインを減少させるゲイン調整回路を備えていること
を特徴とするものである。
にもとづいてラジアル磁気軸受の電磁石を制御する装置
であって、 所定の基準ゲインから回転体の回転速度の上昇に伴う
回転体と電磁石とのギャップの減少に応じて制御系全体
のゲインを減少させるゲイン調整回路を備えていること
を特徴とするものである。
好ましくは、ゲイン調整回路が、基準ゲインから回転
体の回転速度の２乗に比例する量だけゲインを減少させ
るものである。
体の回転速度の２乗に比例する量だけゲインを減少させ
るものである。
作用 所定の基準ゲインから回転体の回転速度の上昇に伴う
回転体と電磁石とのギャップの減少に応じて制御系全体
のゲインが減少するので、回転速度が大きくなって、回
転体と電磁石とのギャップが小さくなっても、電磁石が
回転体に及ぼす力の増加は、ゲインが減少する分だけ小
さくなり、回転速度の変化に伴うギャップの変化による
力の変化が小さくなる。このため、高速回転時でも発振
が生じにくく、低速回転時に軸受剛性が低下することも
ない。
回転体と電磁石とのギャップの減少に応じて制御系全体
のゲインが減少するので、回転速度が大きくなって、回
転体と電磁石とのギャップが小さくなっても、電磁石が
回転体に及ぼす力の増加は、ゲインが減少する分だけ小
さくなり、回転速度の変化に伴うギャップの変化による
力の変化が小さくなる。このため、高速回転時でも発振
が生じにくく、低速回転時に軸受剛性が低下することも
ない。
実 施 例 以下、第１図〜第３図を参照して、この発明の実施例
を説明する。
を説明する。
第１図はラジアル磁気軸受の制御装置の主要部を示し
ている。
ている。
この制御装置は、回転体（図示略）の半径方向の位置
を検出する位置センサ（１）の出力にもとづいてPID制
御回路（２）により電力増幅器（３）を介してラジアル
磁気軸受の電磁石（４）を制御するものである。位置セ
ンサ（１）とPID制御回路（２）の間に増幅器（５）が
設けられ、PID制御回路（２）の電力増幅器（３）の間
にゲイン調整回路（６）が設けられている。制御装置
は、また、回転体の回転速度を検出する回転センサ
（７）および回転センサ（７）の出力すなわち回転体の
回転速度Ｎの２乗に比例する信号をゲイン調整回路
（６）に出力する演算回路（８）を備えている。
を検出する位置センサ（１）の出力にもとづいてPID制
御回路（２）により電力増幅器（３）を介してラジアル
磁気軸受の電磁石（４）を制御するものである。位置セ
ンサ（１）とPID制御回路（２）の間に増幅器（５）が
設けられ、PID制御回路（２）の電力増幅器（３）の間
にゲイン調整回路（６）が設けられている。制御装置
は、また、回転体の回転速度を検出する回転センサ
（７）および回転センサ（７）の出力すなわち回転体の
回転速度Ｎの２乗に比例する信号をゲイン調整回路
（６）に出力する演算回路（８）を備えている。
PID制御回路（２）は、位置センサ（１）の出力を処
理して、これに応じた電磁石（４）の制御信号を出力す
る。ゲイン調整回路（６）は、第２図に示すように、所
定の基準ゲインK0から回転数Ｎの上昇に伴う回転体と電
磁石とのギャップの減少に応じてゲインを減少させる。
たとえば、ゲインＫの減少量ΔＫはN2に比例する。
理して、これに応じた電磁石（４）の制御信号を出力す
る。ゲイン調整回路（６）は、第２図に示すように、所
定の基準ゲインK0から回転数Ｎの上昇に伴う回転体と電
磁石とのギャップの減少に応じてゲインを減少させる。
たとえば、ゲインＫの減少量ΔＫはN2に比例する。
このため、回転速度Ｎが大きくなって、回転体と電磁
石（４）とのギャップが小さくなっても、電磁石（４）
が回転体に及ぼす力Ｆの増加は、ゲインＫが減少する分
だけ小さくなり、第３図に示すように、力Ｆはほぼ一定
になる。したがって、回転速度Ｎが大きくなっても発振
が生じにくく、低速回転時でも軸受剛性が低下すること
がない。
石（４）とのギャップが小さくなっても、電磁石（４）
が回転体に及ぼす力Ｆの増加は、ゲインＫが減少する分
だけ小さくなり、第３図に示すように、力Ｆはほぼ一定
になる。したがって、回転速度Ｎが大きくなっても発振
が生じにくく、低速回転時でも軸受剛性が低下すること
がない。
発明の効果 この発明のラジアル磁気軸受の制御装置によれば、上
述のように、軸受剛性が高く、しかも発振が生じにくい
という効果が奏される。
述のように、軸受剛性が高く、しかも発振が生じにくい
という効果が奏される。
第１図はこの発明の実施例を示すラジアル磁気軸受の制
御装置の電気ブロック図、第２図は第１図の制御装置に
おける回転体の回転速度に対するゲインの関係を示すグ
ラフ、第３図は第１図の制御装置における回転体の回転
速度に対する電磁石が回転体に及ぼす力の関係を示すグ
ラフ、第４図は従来の制御装置における回転体の回転速
度に対する回転体と電磁石のギャップの関係を示すグラ
フ、第５図は従来の制御装置における回転体の回転速度
に対する電磁石が回転体に及ぼす力の関係を示すグラフ
である。 （１）……位置センサ、（４）……電磁石、（６）……
ゲイン調整回路、（７）……回転センサ。
御装置の電気ブロック図、第２図は第１図の制御装置に
おける回転体の回転速度に対するゲインの関係を示すグ
ラフ、第３図は第１図の制御装置における回転体の回転
速度に対する電磁石が回転体に及ぼす力の関係を示すグ
ラフ、第４図は従来の制御装置における回転体の回転速
度に対する回転体と電磁石のギャップの関係を示すグラ
フ、第５図は従来の制御装置における回転体の回転速度
に対する電磁石が回転体に及ぼす力の関係を示すグラフ
である。 （１）……位置センサ、（４）……電磁石、（６）……
ゲイン調整回路、（７）……回転センサ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F16C 32/00 - 32/06
Claims (2)
- 【請求項１】回転体の半径方向の位置を検出する位置セ
ンサの出力にもとづいてラジアル磁気軸受の電磁石を制
御する装置であって、 所定の基準ゲインから回転体の回転速度の上昇に伴う回
転体と電磁石とのギャップの減少に応じて制御系全体の
ゲインを減少させるゲイン調整回路を備えていることを
特徴とするラジアル磁気軸受の制御装置。 - 【請求項２】ゲイン調整回路が、基準ゲインから回転体
の回転速度の２乗に比例する量だけゲインを減少させる
ものであることを特徴とする請求項１のラジアル磁気軸
受の制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2029876A JP3046979B2 (ja) | 1990-02-08 | 1990-02-08 | ラジアル磁気軸受の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2029876A JP3046979B2 (ja) | 1990-02-08 | 1990-02-08 | ラジアル磁気軸受の制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03234913A JPH03234913A (ja) | 1991-10-18 |
| JP3046979B2 true JP3046979B2 (ja) | 2000-05-29 |
Family
ID=12288180
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2029876A Expired - Fee Related JP3046979B2 (ja) | 1990-02-08 | 1990-02-08 | ラジアル磁気軸受の制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3046979B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6481531B1 (en) | 2001-04-27 | 2002-11-19 | Hitachi, Ltd. | Elevator communications apparatus |
-
1990
- 1990-02-08 JP JP2029876A patent/JP3046979B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6481531B1 (en) | 2001-04-27 | 2002-11-19 | Hitachi, Ltd. | Elevator communications apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03234913A (ja) | 1991-10-18 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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